[논문 리뷰] Combining GHOST and Casper

Vitalik Buterin, Diego Ortega Hernandez외 7명|arXiv (Cornell University)|2020. 03. 06.

Distributed systems and fault tolerance참고 문헌 15인용 수 67

한 줄 요약

Gasper는 Casper FFG와 LMD GHOST를 결합하여 다양한 가정하에 Ethereum 2.0 비컨 체인 제안에 대해 안전성과 (가능하고 확률적인) 가용성을 달성하는 PoS(지분증명) 프로토콜이다.

ABSTRACT

We present "Gasper," a proof-of-stake-based consensus protocol, which is an idealized version of the proposed Ethereum 2.0 beacon chain. The protocol combines Casper FFG, a finality tool, with LMD GHOST, a fork-choice rule. We prove safety, plausible liveness, and probabilistic liveness under different sets of assumptions.

연구 동기 및 목표

• 이더리움 2.0 비컨 체인 설계에 적합한 지분증명 합의 프로토콜 정의 및 연구.
• Casper FFG 최종성 기기와 LMD GHOST 포크 선택을 결합하여 Gasper를 생성.
• 다양한 동기화 및 결함 가정하에서 안전성, 확실한 가용성 및 확률적 가용성 입증.
• 샤딩, 뷰 구현, 동적 검증자 집합과 같은 실용적 고려사항 다루기

제안 방법

• 이더리움의 비컨 체인을 이상화 추상으로 Gasper 제시.
• 원시 개념 formalize: 검증자, 뷰, 확정/확정에 따른 attestations, 및 slashing 조건.
• 에포크 경계 블록/페어 및 커미티를 정의하여 attestations를 조정.
• Casper FFG의 justification 및 finalization 개념을 LMD GHOST 포크 선택과 통합.
• 주어진 모델 하에서 Accountable Safety 및 Pfob? plausibile 가용성 및 확률적 가용성 증명.
• 실용적 구현 측면 및 이더리움 실제 설계와의 차이 논의

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Gasper가 Byzantine 오류 하에서 서로 충돌하는 가지에서 최종화된 블록으로 안전성을 달성할 수 있는가?
• RQ2 어떤 동기화 및 결함 가정 하에서 Gasper가 plausibile 가용성과 probabilistic 가용성을 보장할 수 있는가?
• RQ3 에포크 경계, 커미티 및 attestations가 PoS 환경에서 최종화를 어떻게 이끌어내는가?
• RQ4 Gasper의 샤딩, 뷰 구성, 동적 검증자 집합에 대한 실용적 시사점은 무엇인가?

주요 결과

• Gasper는 책임 있는 안전성을 달성합니다: 서로 다른 가지에서 두 개의 최종화된 체크포인트는 프로토콜 규칙을 위반한 슬래시된 검증자 집합이 없으면 모두 최종화될 수 없습니다.
• plausibile 가용성은 유지됩니다: 새로운 체크포인트는 기본 블록체인에서 새로운 블록을 생성할 수 있는 경우 최종화될 수 있습니다.
• 확률적 가용성은 특정 확률적 네트워크 가정 및 공격 모델하에서 확립됩니다.
• 확인서 포함 및 최종화 지연이 실제로 안전성 및 가용성에 미치는 영향을 논의합니다.
• 이론과 실천의 차이를 잇기 위한 4-사례 최종화 규칙 및 동적 검증자 집합에 대한 고려가 탐구됩니다.